高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册2 热力学第一定律随堂练习题

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册2 热力学第一定律随堂练习题，共23页。
【核心素养目标】
知识点一 热力学第一定律
【情境导入】
如图所示，快速推动活塞对汽缸内气体做功10 J，气体内能改变了多少？若保持气体体积不变，汽缸向外界传递10 J的热量，气体内能改变了多少？若推动活塞对汽缸内气体做功10 J的同时，汽缸向外界传递10 J的热量，气体的内能改变了多少？
【知识梳理】
1．改变内能的两种方式： 与 ．两者对改变系统的内能是 ．
2．热力学第一定律：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的 与外界对它所 的和．
3．热力学第一定律的表达式：ΔU＝ .
4．热力学第一定律的应用：
(1)W的正负：外界对系统做功时，W取 值；系统对外界做功时，W取 值．(均选填“正”或“负”)
(2)Q的正负：外界对系统传递的热量Q取 值；系统向外界传递的热量Q取 值．(均选填“正”或“负”)
【重难诠释】
1．对公式ΔU＝Q＋W符号的规定
2.气体状态变化的几种特殊情况
(1)绝热过程：Q＝0，则ΔU＝W，系统内能的增加(或减少)量等于外界对系统(或系统对外界)做的功．
(2)等容过程：W＝0，则ΔU＝Q，系统内能的增加量(或减少量)等于系统从外界吸收(或系统向外界放出)的热量．
(3)等温过程：一定质量理想气体的内能不变，即ΔU＝0，则W＝－Q(或Q＝－W)，外界对系统做的功等于系统向外界放出的热量(或系统从外界吸收的热量等于系统对外界做的功)．
3．判断气体是否做功的方法
一般情况下看气体的体积是否变化．
(1)若气体体积增大，表明气体对外界做功，W0.
【典例精析】
例1．如图所示，内壁光滑的绝热汽缸固定在水平面上，其右端由于有挡板，厚度不计的绝热活塞不能离开汽缸，汽缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞距汽缸右端的距离为0.2 m．现对封闭气体加热，活塞缓慢移动，一段时间后停止加热，此时封闭气体的压强变为2×105 Pa.已知活塞的横截面积为0.04 m2，外部大气压强为1×105 Pa，加热过程中封闭气体吸收的热量为2 000 J，则封闭气体的内能变化量为( )
A．400 J B．1 200 J
C．2 000 J D．2 800 J
知识点二 应用热力学第一定律解题的思路与步骤
【重难诠释】
(1)首先应明确研究对象是哪个物体或者是哪个热力学系统。
(2)分别列出物体(或系统)吸收或放出的热量；外界对物体(或系统)所做的功或物体(或系统)对外所做的功。
(3)根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W列出方程进行求解。
(4)特别注意的就是物理量的正负号及其物理意义。
【典例精析】
例2．一定质量的气体从外界吸收了4.2×105 J的热量，同时气体对外做了6×105 J的功，问：
(1)物体的内能是增加还是减少？变化量是多少？
(2)分子势能是增加还是减少？
(3)分子的平均动能是增加还是减少？
例3． (多选)如图，一开口向上的导热汽缸内，用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。现用外力作用在活塞上，使其缓慢上升。环境温度保持不变，大气压不变，系统始终处于平衡状态。在活塞上升过程中________。
A．气体体积逐渐增大，内能增加
B．气体压强逐渐减小，内能不变
C．气体压强逐渐增大，放出热量
D．气体对外界做功，吸收热量
例4．一定质量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104 J的功，气体的内能减少了1.2×105 J，则下列各式正确的是( )
A．W＝8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝4×104 J
B．W＝8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－2×105 J
C．W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝2×104 J
D．W＝－8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－4×104 J
针对训练
一、单选题
1．在热力学第一定律的表达式ΔU=W+Q中,关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负,下列说法中正确的是( )
A．外界对物体做功时W为正,吸热时Q为负,内能增加时ΔU为正
B．物体对外界做功时W为负,吸热时Q为正,内能增加时ΔU为负
C．外界对物体做功时W为负,吸热时Q为负,内能增加时ΔU为负
D．物体对外界做功时W为负,吸热时Q为正,内能增加时ΔU为正
2．带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体。气体开始处于状态；然后经过过程到达状态或经过过程到达状态，、状态温度相同，如图所示。设气体在状态和状态的压强分别为和，在过程和中吸收的热量分别为和，则（ ）
A．，B．，
C．，D．，
3．如图所示，带有活塞的气缸中封闭着一定质量的气体（不计气体的分子势能和重力势能），已知气缸和活塞都是绝热的，将一个热敏电阻置于气缸中，热敏电阻与气缸外的多用电表的欧姆挡连接，气缸固定不动，缸内活塞可以自由移动且不漏气.今在活塞上端悬挂一桶沙，细沙从小桶下边的小孔中缓慢流出，在此过程中（ ）
A．气体的内能减小
B．气体分子的平均动能不变
C．气缸内壁单位时间内单位面积上受到的压力增大
D．多用电表的指针逐渐向左偏转
4．一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104J的功，气体的内能减少了1.2×105J，则下列各式中正确的是（ ）
A．W8×104J，J，
B．W＝8×104J，J，
C．W－8×104J，J，
D．W－8×104J，，
5．在图所示的两端开口的“U”形管中，盛有同种液体，并用管闩K将液体隔成左、右两部分，左边液面比右边液面高。现打开管闩K，从打开管闩到两边液面第一次平齐的过程中，液体向外放热为Q，内能变化量为，动能变化量为；大气对液体做功为，重力做功为，液体克服阻力做功为，由功能关系可得：①②③④，其中，正确的是（ ）
A．①②③B．①②④C．②③D．①③
二、多选题
6．根据热力学第一定律，下列说法正确的是（ ）
A．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递
B．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量
C．科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机
D．对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少，形成能源危机
7．在一个绝热汽缸里，若因气体膨胀，活塞把重物逐渐举高，则在这个过程中，汽缸中的气体（可视为理想气体）（ ）
A．温度升高B．温度降低
C．内能增加D．内能减少
8．如图所示，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中。设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间相互作用，则被淹没的金属筒在缓慢下降过程中，筒内空气体积减小，下列说法中正确的是（ ）
A．从外界吸热B．向外界放热
C．分子势能不变D．内能减小
9．如图所示，绝热的容器内密闭一定质量的气体（不考虑分子间的作用力），用电阻丝缓慢对其加热时，绝热活塞无摩擦地上升，下列说法正确的是（ ）
A．单位时间内气体分子对活塞碰撞的次数减少
B．电流对气体做功，气体对外做功，气体内能可能减少
C．电流对气体做功，气体对外做功，其内能一定增加
D．电流对气体做的功一定大于气体对外做功
10．一定质量的理想气体的图像如图所示，从状态a经过程I缓慢变化到状态b，再由状态b经过程Ⅱ缓慢变化到状态a，表示两个过程的图线恰好围成以为直径的圆。以下判断正确的是（ ）
A．过程I中气体的温度保持不变
B．过程Ⅱ中气体的温度先升高后降低
C．过程Ⅱ中气体向外界释放热量
D．过程Ⅱ中气体吸收的热量大于过程I中气体放出的热量
11．一定质量的理想气体，从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的图像如图所示。已知状态A时的温度为，热力学温度与摄氏温度间的关系为，则下列判断正确的是（ ）
A．气体处于状态B时的温度是900K
B．气体处于状态C时的温度是300K
C．从状态A变化到状态C过程理想气体内能增大
D．从状态A变化到状态B过程理想气体放热
三、解答题
12．如图，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a和b，a、b间距为h，a距缸底的高度为H；活塞只能在a、b间移动，其下方密封有一定质量的理想气体。已知活塞质量为m，面积为S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦。开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p0，温度均为T0。现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞刚好到达b处。求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功。（重力加速度大小为g）
13．若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底缓慢上升到湖面的过程中，对外界做了0.6J的功，（设湖水的温度相等且保持不变）
(1)气泡上升过程中吸收的热量是多少？
(2)气泡到达湖面后，由于太阳的照射，在温度上升的过程中又对外界做了0.1J的功，同时吸收了0.3J的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了多少？
14．如图a，一台四冲程内燃机，活塞在压缩冲程某段时间内移动的距离为0.1m，这段过程活塞对气体的压力逐渐增大，其做的功相当于N的恒力使活塞移动相同距离所做的功（图b甲）。内燃机工作时汽缸温度高于环境温度，该过程中压缩气体传递给汽缸的热量为25J。
(1)求上述压缩过程中气体内能的变化量；
(2)燃烧后的高压气体对活塞做功，气体推动活塞移动0.1m，其做的功相当于N的恒力使活塞移动相同距离所做的功（图b乙），该做功过程气体传递给汽缸的热量为30J，求此做功过程气体内能的变化量。
15．一定质量的理想气体从状态A经状态B变化到状态C，其图象如图所示，求该过程中气体吸收的热量Q。
物理观念
掌握热力学第一定律及其表达式。
科学思维
学会运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题。
科学探究
理解热力学第一定律，并会运用于分析和计算.
科学态度与责任
通过热力学第一定律知识应用的实例，感受物理中科学技术与社会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步增强学生的学习动力和科学意识。
符号
W
Q
ΔU
＋
体积减小，外界对热力学系统做功
热力学系统吸收热量
内能增加
－
体积增大，热力学系统对外界做功
热力学系统放出热量
内能减少
第三章 热力学定律
第2节 热力学第一定律
【核心素养目标】
知识点一 热力学第一定律
【情境导入】
如图所示，快速推动活塞对汽缸内气体做功10 J，气体内能改变了多少？若保持气体体积不变，汽缸向外界传递10 J的热量，气体内能改变了多少？若推动活塞对汽缸内气体做功10 J的同时，汽缸向外界传递10 J的热量，气体的内能改变了多少？
答案 内能增加了10 J 减少了10 J 没改变
【知识梳理】
1．改变内能的两种方式：做功与传热．两者对改变系统的内能是等价的．
2．热力学第一定律：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和．
3．热力学第一定律的表达式：ΔU＝Q＋W.
4．热力学第一定律的应用：
(1)W的正负：外界对系统做功时，W取正值；系统对外界做功时，W取负值．(均选填“正”或“负”)
(2)Q的正负：外界对系统传递的热量Q取正值；系统向外界传递的热量Q取负值．(均选填“正”或“负”)
【重难诠释】
1．对公式ΔU＝Q＋W符号的规定
2.气体状态变化的几种特殊情况
(1)绝热过程：Q＝0，则ΔU＝W，系统内能的增加(或减少)量等于外界对系统(或系统对外界)做的功．
(2)等容过程：W＝0，则ΔU＝Q，系统内能的增加量(或减少量)等于系统从外界吸收(或系统向外界放出)的热量．
(3)等温过程：一定质量理想气体的内能不变，即ΔU＝0，则W＝－Q(或Q＝－W)，外界对系统做的功等于系统向外界放出的热量(或系统从外界吸收的热量等于系统对外界做的功)．
3．判断气体是否做功的方法
一般情况下看气体的体积是否变化．
(1)若气体体积增大，表明气体对外界做功，W0.
【典例精析】
例1．如图所示，内壁光滑的绝热汽缸固定在水平面上，其右端由于有挡板，厚度不计的绝热活塞不能离开汽缸，汽缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞距汽缸右端的距离为0.2 m．现对封闭气体加热，活塞缓慢移动，一段时间后停止加热，此时封闭气体的压强变为2×105 Pa.已知活塞的横截面积为0.04 m2，外部大气压强为1×105 Pa，加热过程中封闭气体吸收的热量为2 000 J，则封闭气体的内能变化量为( )
A．400 J B．1 200 J
C．2 000 J D．2 800 J
【答案】B
【解析】由题意可知，气体先等压变化，到活塞运动到挡板处再发生等容变化，等压变化过程气体对外做功，做功为
W＝－p0Sx＝－1×105×0.04×0.2 J＝－800 J，
由热力学第一定律可知，封闭气体的内能变化量为
ΔU＝W＋Q＝(－800＋2 000) J＝1 200 J，
故B正确．
知识点二 应用热力学第一定律解题的思路与步骤
【重难诠释】
(1)首先应明确研究对象是哪个物体或者是哪个热力学系统。
(2)分别列出物体(或系统)吸收或放出的热量；外界对物体(或系统)所做的功或物体(或系统)对外所做的功。
(3)根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W列出方程进行求解。
(4)特别注意的就是物理量的正负号及其物理意义。
【典例精析】
例2．一定质量的气体从外界吸收了4.2×105 J的热量，同时气体对外做了6×105 J的功，问：
(1)物体的内能是增加还是减少？变化量是多少？
(2)分子势能是增加还是减少？
(3)分子的平均动能是增加还是减少？
【答案】(1)减少 1.8×105 J (2)增加 (3)减少
【解析】
(1)气体从外界吸收的热量为Q＝4.2×105 J
气体对外做功W＝－6×105 J
由热力学第一定律
ΔU＝W＋Q＝－6×105 J＋4.2×105 J＝－1.8×105 J
ΔU为负，说明气体的内能减少了
所以，气体内能减少了1.8×105 J；
(2)因为气体对外做功，所以气体的体积膨胀，分子间的距离增大了，分子力做负功，气体分子势能增加；
(3)因为气体内能减少，同时气体分子势能增加，所以气体分子的平均动能一定减少了。
例3． (多选)如图，一开口向上的导热汽缸内，用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。现用外力作用在活塞上，使其缓慢上升。环境温度保持不变，大气压不变，系统始终处于平衡状态。在活塞上升过程中________。
A．气体体积逐渐增大，内能增加
B．气体压强逐渐减小，内能不变
C．气体压强逐渐增大，放出热量
D．气体对外界做功，吸收热量
【答案】BD
【解析】活塞上升，体积逐渐增大，理想气体的内能与温度相关联，温度保持不变，则内能不变，故A错误；根据理想气体状态方程 eq \f(pV,T) ＝C可知，体积增大，温度不变，故压强减小；因为温度不变，内能不变，体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，系统吸热，故B、D正确，C错误。
例4．一定质量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104 J的功，气体的内能减少了1.2×105 J，则下列各式正确的是( )
A．W＝8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝4×104 J
B．W＝8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－2×105 J
C．W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝2×104 J
D．W＝－8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－4×104 J
【答案】 B
【解析】
因为外界对气体做功，W取正值，即W＝8×104 J；气体内能减少，ΔU取负值，即ΔU＝－1.2×105 J；根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q＝ΔU－W＝－1.2×105 J－8×104 J＝－2×105 J，B选项正确．
针对训练
一、单选题
1．在热力学第一定律的表达式ΔU=W+Q中,关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负,下列说法中正确的是( )
A．外界对物体做功时W为正,吸热时Q为负,内能增加时ΔU为正
B．物体对外界做功时W为负,吸热时Q为正,内能增加时ΔU为负
C．外界对物体做功时W为负,吸热时Q为负,内能增加时ΔU为负
D．物体对外界做功时W为负,吸热时Q为正,内能增加时ΔU为正
【答案】D
【解析】在热力学第一定律：△U=W+Q中，外界对物体做功时W为正的，物体对外界做功时W为负；物体吸热时Q为正，放热时Q为负的；内能增加时U为正的，内能减少时U为负的；故选D．
2．带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体。气体开始处于状态；然后经过过程到达状态或经过过程到达状态，、状态温度相同，如图所示。设气体在状态和状态的压强分别为和，在过程和中吸收的热量分别为和，则（ ）
A．，B．，
C．，D．，
【答案】B
【解析】根据理想气体状态方程，整理可得
所以斜率越大，压强越小，即点的压强小于点；由热力学第一定律，经过过程到达状态或经过过程到达状态，、状态温度相同，所以相等，又因经过过程到达状态，体积增大，对外做功，为负值，而经过过程到达状态，体积不变，对外不做功，为零，所以过程吸收的热量多。
故选B。
3．如图所示，带有活塞的气缸中封闭着一定质量的气体（不计气体的分子势能和重力势能），已知气缸和活塞都是绝热的，将一个热敏电阻置于气缸中，热敏电阻与气缸外的多用电表的欧姆挡连接，气缸固定不动，缸内活塞可以自由移动且不漏气.今在活塞上端悬挂一桶沙，细沙从小桶下边的小孔中缓慢流出，在此过程中（ ）
A．气体的内能减小
B．气体分子的平均动能不变
C．气缸内壁单位时间内单位面积上受到的压力增大
D．多用电表的指针逐渐向左偏转
【答案】C
【解析】AB．细沙漏出后推动活塞下移,对气体做正功，由于绝热，根据热力学第一定律知，气体内能增大，温度升高，分子平均动能增大，故AB错误；
C．体积减小，且平均动能增大，所以气缸内壁单位时间内单位面积上受到的压力增大，故C正确；
D．温度升高，热敏电阻的阻值减小，欧姆表的指针逐渐向右偏转，故D错误。
故选C。
4．一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104J的功，气体的内能减少了1.2×105J，则下列各式中正确的是（ ）
A．W8×104J，J，
B．W＝8×104J，J，
C．W－8×104J，J，
D．W－8×104J，，
【答案】B
【解析】外界对气体做了8×104J的功，则
气体内能减少了1.2×105J，则
由热力学第一定律
可得
故B正确，ACD错误。
故选B。
5．在图所示的两端开口的“U”形管中，盛有同种液体，并用管闩K将液体隔成左、右两部分，左边液面比右边液面高。现打开管闩K，从打开管闩到两边液面第一次平齐的过程中，液体向外放热为Q，内能变化量为，动能变化量为；大气对液体做功为，重力做功为，液体克服阻力做功为，由功能关系可得：①②③④，其中，正确的是（ ）
A．①②③B．①②④C．②③D．①③
【答案】B
【解析】由动能定理可知
其中
可知①②正确。
由热力学第一定律
得
可知④正确，③错误。
故B正确，ACD错误。
故选B。
二、多选题
6．根据热力学第一定律，下列说法正确的是（ ）
A．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递
B．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量
C．科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机
D．对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少，形成能源危机
【答案】AB
【解析】A．冰箱制冷的过程实质上是利用氟利昂在冰箱内汽化吸收大量的热量，然后在冰箱外液化放出大量的热量，使冰箱内温度降低，此过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递，故A正确；
B．空调机在制冷过程中，把室内的热量向室外释放，消耗电能，产生热量，故从室内吸收的热量小于向室外放出的热量，故B正确；
C．热力学第二定律：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响；不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，科技的进步不可能使内燃机成为单一的热源热机，故C错误；
D．自然界的总能量是守恒的，只是有的能源转化成其他形式的能之后，不能再重新被利用，导致可利用能源越来越少，故而形成能源危机，故D错误。
故选AB。
7．在一个绝热汽缸里，若因气体膨胀，活塞把重物逐渐举高，则在这个过程中，汽缸中的气体（可视为理想气体）（ ）
A．温度升高B．温度降低
C．内能增加D．内能减少
【答案】BD
【解析】汽缸绝热，封闭气体膨胀对活塞做功，气体的内能减少。理想气体的内能只与气体的温度有关，可知气体内能减少，温度降低。
故选BD。
8．如图所示，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中。设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间相互作用，则被淹没的金属筒在缓慢下降过程中，筒内空气体积减小，下列说法中正确的是（ ）
A．从外界吸热B．向外界放热
C．分子势能不变D．内能减小
【答案】BC
【解析】水温恒定，即空气分子平均动能不变；不计分子间相互作用，即分子势能不变，由此可知空气内能不变。筒内空气体积减小，说明外界对空气做功，根据热力学第一定律知空气放出热量。
故选BC。
9．如图所示，绝热的容器内密闭一定质量的气体（不考虑分子间的作用力），用电阻丝缓慢对其加热时，绝热活塞无摩擦地上升，下列说法正确的是（ ）
A．单位时间内气体分子对活塞碰撞的次数减少
B．电流对气体做功，气体对外做功，气体内能可能减少
C．电流对气体做功，气体对外做功，其内能一定增加
D．电流对气体做的功一定大于气体对外做功
【答案】ACD
【解析】A．由气体压强的微观解释知温度升高，分子热运动加剧，气体分子对活塞的冲击力增大，而压强不变，单位时间内对活塞的冲击力不变。因此单位时间内对活塞的碰撞次数减少，A正确；
BCD．由题意知，气体压强不变，活塞上升，体积增大，气体对外做功，由为恒量知，气体温度升高，内能一定增加，由能量的转化和守恒知，电流对气体做功一定大于气体对外做功，B错误，CD正确。
故选ACD。
10．一定质量的理想气体的图像如图所示，从状态a经过程I缓慢变化到状态b，再由状态b经过程Ⅱ缓慢变化到状态a，表示两个过程的图线恰好围成以为直径的圆。以下判断正确的是（ ）
A．过程I中气体的温度保持不变
B．过程Ⅱ中气体的温度先升高后降低
C．过程Ⅱ中气体向外界释放热量
D．过程Ⅱ中气体吸收的热量大于过程I中气体放出的热量
【答案】BD
【解析】A B．由理想气体状态方程
可知，a、b两状态的温度相同，过程I中，从a到圆上最低点过程中，压强减小，体积减小，根据理想气体状态方程可知，温度降低，则过程I中气体的温度先降低后升高，同理可知，过程Ⅱ中气体温度先升高后降低，故A错误B正确；
C．过程Ⅱ中气体的体积变大，气体对外界做功，即
且内能不变，根据热力学第一定律
则
所以气体吸热，故C错误；
D．在图像中，图线与横坐标轴围成的“面积”对应功，过程Ⅱ气体对外界做的功大于过程I外界对气体做的功，所以过程Ⅱ中气体吸收的热量大于过程I中气体放出的热量，故D正确。
故选BD。
11．一定质量的理想气体，从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的图像如图所示。已知状态A时的温度为，热力学温度与摄氏温度间的关系为，则下列判断正确的是（ ）
A．气体处于状态B时的温度是900K
B．气体处于状态C时的温度是300K
C．从状态A变化到状态C过程理想气体内能增大
D．从状态A变化到状态B过程理想气体放热
【答案】AB
【解析】A．由图示困像可知，过程为等压变化，有
已知
代入数据解得
选项A正确；
B．过程为等容变化，有
代入数据解得
选项B正确；
C．过程，，，所以A、C两状态温度相同，内能相同，则内能变化，选项C错误；
D．从状态A变化到状态B过程，理想气体温度升高内能增大，体积变大，气体对外做功，由热力学第一定律
得，一定要吸热，选项D错误。
故选AB。
三、解答题
12．如图，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a和b，a、b间距为h，a距缸底的高度为H；活塞只能在a、b间移动，其下方密封有一定质量的理想气体。已知活塞质量为m，面积为S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦。开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p0，温度均为T0。现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞刚好到达b处。求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功。（重力加速度大小为g）
【答案】，（p0S＋mg）h
【解析】开始时活塞位于a处，加热后，汽缸中的气体先经历等容过程，直至活塞开始运动。设此时汽缸中气体的温度为T1，压强为p1，根据查理定律有
根据力的平衡条件有
p1S＝p0S＋mg
联立可得
此后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到达b处，设此时汽缸中气体的温度为T2；活塞位于a处和b处时气体的体积分别为V1和V2。根据盖—吕萨克定律有
式中
V1＝SH
V2＝S（H＋h）
联立③④⑤⑥式解得
从开始加热到活塞到达b处的过程中，汽缸中的气体对外做的功为
13．若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底缓慢上升到湖面的过程中，对外界做了0.6J的功，（设湖水的温度相等且保持不变）
(1)气泡上升过程中吸收的热量是多少？
(2)气泡到达湖面后，由于太阳的照射，在温度上升的过程中又对外界做了0.1J的功，同时吸收了0.3J的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了多少？
【答案】(1)0.6J；(2)0.2J
【解析】(1)气体温度不变，内能不变，由热力学第一定律ΔU=Q＋W，则
Q=ΔU-W=0-(-0.6J)=0.6J
(2)由热力学第一定律得
ΔU=Q＋W=0.3J＋(-0.1J)=0.2J
内能增加0.2J。
14．如图a，一台四冲程内燃机，活塞在压缩冲程某段时间内移动的距离为0.1m，这段过程活塞对气体的压力逐渐增大，其做的功相当于N的恒力使活塞移动相同距离所做的功（图b甲）。内燃机工作时汽缸温度高于环境温度，该过程中压缩气体传递给汽缸的热量为25J。
(1)求上述压缩过程中气体内能的变化量；
(2)燃烧后的高压气体对活塞做功，气体推动活塞移动0.1m，其做的功相当于N的恒力使活塞移动相同距离所做的功（图b乙），该做功过程气体传递给汽缸的热量为30J，求此做功过程气体内能的变化量。
【答案】(1)175J；(2)变化量为-930J
【解析】(1)压缩过程活塞对气体做的功
气体内能的变化量
(2)气体膨胀过程中气体对外界所做的功
气体内能的变化量
汽缸内气体在压缩过程中内能增加了175J，在膨胀做功过程中气体内能减少了930J。
15．一定质量的理想气体从状态A经状态B变化到状态C，其图象如图所示，求该过程中气体吸收的热量Q。
【答案】
【解析】根据图像可知状态A和状态C温度相同，内能相同；故从A经B到C过程中气体吸收的热量等于气体对外所做的功。根据图像可知状态A到状态B为等压过程，气体对外做功为
状态B到状态C为等容变化，气体不做功；故A经B到C过程中气体吸收的热量为
物理观念
掌握热力学第一定律及其表达式。
科学思维
学会运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题。
科学探究
理解热力学第一定律，并会运用于分析和计算.
科学态度与责任
通过热力学第一定律知识应用的实例，感受物理中科学技术与社会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步增强学生的学习动力和科学意识。
符号
W
Q
ΔU
＋
体积减小，外界对热力学系统做功
热力学系统吸收热量
内能增加
－
体积增大，热力学系统对外界做功
热力学系统放出热量
内能减少